Александр Древаль - Познание мира. Механизмы и пределы

Парадокс Аристотеля. Вопрос о существовании времени, согласно Аристотелю, парадоксален, поскольку прошлого уже нет, будущее еще не наступило, а «теперь» является не частью времени, а скорее границей между прошлым и будущим, которая, с одной стороны, соединяет прошлое с будущим, а с другой разделяет их. Все временные характеристики относятся именно к этому моменту «теперь» – неделимому и не длящемуся осознанному моменту настоящего. Следовательно, «время или совсем не существует, или едва [существует]» [ 2, стр. 145 ]. Вышеописанная точка зрения отражает взгляд на время с позиций макропроцесса, то есть сопоставимого с темпом жизни человека, для которого шаг времени (мгновенные изменения объектов на микроуровне) практически ненаблюдаем. Те изменения, которые мы наблюдаем в повседневной жизни являются интегральным результатом огромного числа мелких изменений, которые ускользают от нашего внимания ввиду их скоротечности.

Если бы темп жизни человека был сопоставим с темпом изменения мира, то мы бы в памяти фиксировали застывшие «кадры» прошлой реальности, четко отделенные друг от друга, но присутствовали бы только в неподвижном настоящем. Так что реально только настоящее для объекта, меняющегося синхронно с миром, в котором он присутствует, а прошлого и будущего для него не существует, так как из прошлого состояния этот объект уже вышел (и только помнит о нем), а будущее изменение в нем не наступило (а есть лишь в представлении, как экстраполяция прошлых изменений).

Если изменение объекта наблюдаются на предельно мелкой грани материального мира, то между предыдущим и последующим состоянием объекта нет «зазора». Иначе бы объекту никогда бы не перейти из прошлого в будущее – эффект состязания бегуна с черепахой, которую он не в состоянии обогнать, если дистанция между ними сокращается как непрерывная, а не дискретная величина. Но так как воспринимающий изменения объект находится внутри пространства и синхронно с ним меняется, то он не может по определению воспринять длительность интервалов между скачками изменений – для этого он должен находиться вне меняющегося пространства. Следовательно, для такого объекта не существует представлений о реальном темпе изменения мира, то есть он не может знать фактическое течение времени.

Итак, парадокса Аристотеля на микроуровне не существует, так как на нем это не граница между прошлым и будущим, а текущее настоящее, которое не трансформировалось (изменилось) в будущее. Все временные характеристики на микроуровне – это число изменений настоящего, которые фиксирует объект, обладающий памятью.

Измерение времени. Для измерения времени нужно выбрать объект, который перемещается по одной и той же замкнутой траектории. Например, точка на крутящемся вокруг своей оси шаре (на Земле, в частности, если рассматривать традиционные часы). Почему мы можем рассчитывать, что периодическое движение будет отмерять равные промежутки времени? Исходя из закона Галилея о равномерном движении объекта в пустом пространстве, то есть движении с постоянной скоростью. А если объект движется не только с постоянной скоростью, но и по замкнутой траектории, то определенную точку такой траектории он будет пересекать через равные промежутки времени, что и составит меру времени. Сопоставив число пересечений с длительностью наблюдаемого процесса (чтение, сон, ночь, день и т. п.) можно указать его относительную длительность, например, 60 мин, что эквивалентно одному пересечению выбранной точки часового круга.

Чтобы разобраться в равномерности движения, как основы измерения времени, рассмотрим три идеальных объекта: (а) точку пустого пространства (то есть лишенного других точек, препятствующих движению наблюдаемой), которая движется равномерно; (б) часы, которые идут абсолютно точно; и (в) абсолютно точную мерную линейку. Тогда точка, движущаяся равномерно, за один и тот же интервал времени перемещается на одно и то же фиксированное расстояние.

Дадим теперь интерпретацию равномерного движения через изменения объекта на микроуровне, когда доступно наблюдение за минимально возможным изменением (перемещением) объекта. Как было указано выше, движение это то же изменение объекта, которое проявляется в его перемещении из точки пространства А в точку B. Равномерное движение означает, что изменение объекта происходит с каждым шагом времени единообразно, в частности, на одно и то же расстояние. Поскольку все объекты нашего мира обязаны двигаться равномерно в «пустом» пространстве, то, следовательно, на микроуровне все объекты нашего мира изменяются на одну и ту же величину, если этому изменению ничто не мешает. Именно это обстоятельство и дает уверенность в том, что точные часы могут быть построены. Но любые часы, исходя из сказанного, определяют перемещение равномерно движущегося объекта в пространстве, но не шаг времени как таковой, который представляет собой длину паузы между очередным изменением объектов пространства ( абсолютный временной интервал или шаг времени ). Изнутри меняющегося пространства этого сделать практически невозможно. Следовательно, время как абсолютный временной интервал неизмеримо в принципе!

Итак, принцип работы часов основан не на измерении абсолютного времени или шага времени, от числа периодов некоторого равномерно движущегося объекта, который принят за стандарт периодического движения. Чем выше масса объекта, тем его перемещение медленнее, то есть чем выше будет масса объекта, взятого за стандарт периодического движения, тем все часы будут идти медленнее. В результате «объект-стандарт» предлагается брать как можно мельче. Отсюда на сегодня в эталонных часах одна секунда определяется как 9 192 631 770 (девять миллиардов сто девяносто два миллиона шестьсот тридцать одна тысяча семьсот семьдесят) периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя уровнями основного состояния атома изотопа Цезий-133. То есть в этих часах наблюдают за изменением состояния атома. Поскольку атом не самый мелкий объект нашего мира, то часы на его основе тоже «врут» – на 1 сек в три миллиона лет.

Если в атоме есть такой мелкий объект (который понятно меньше атома), что его изменение можно наблюдать, то точность часов можно повысить. И на этом пути были изобретены более точные часы, чем цезиевы. Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий под руководством Джима Бергквиста (Jim Bergquist) разработали часы, основанных на изучении изменений в одном атоме ртути . При переходах между энергетическими уровнями иона ртути генерируются фотоны видимого диапазона, что даёт точность в 5 раз выше, чем микроволновое излучение цезия-133.